单片机在顺序控制中的应用

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1、1毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）论文题目论文题目： 单片机在顺序控制中的应用单片机在顺序控制中的应用 所属系部：所属系部： 电子工程系电子工程系指导教师：指导教师： 职职 称称 ： 学生姓名：学生姓名： 学学 号号: : 专专业：业： 2毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书题目：题目： 单片机在顺序控制中的应用任务与要求：任务与要求： 利用单片机实现控制自动剪板机的运动，完成当前半料数目的显示、额定板料数目的设置、剪板机的复位。利用单片机控制能非常方便快捷的完成实际工作的需要。要求如下： 1.了解自动剪板机工作过程及工作原理。2.掌握 51 单片机及接口电路。3.查阅并收集相

2、关资料。4.画出硬件电路图及完成调试时间：时间： 20102010 年 0909月0808日 至20102010年 1010 月 2020 日 共 8 8 周所属系部：所属系部： 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业：专业：指导单位或教研室：指导单位或教研室： 指导教师：指导教师： 3摘摘 要要本设计的自动剪板机系统采用单片机 80C51 作控制器，系统主要由单片机80C51，2 个并行 I/O 接口扩展芯片 8255A，电机过载检测、计数采样输入、系统工作状态检测输入、外控输出、声光报警、键盘、显示及电源等部分组成，从而实现抗干扰能力强，结构简单，价格便宜，操作方便，自动化水平较高等功

3、能特点。系统实现的功能有：用单片机做控制器、通过位置检测开关，检测剪板机各工序的状态，自动控制剪板机的工作，同时进行剪切计数，实现机械加工多工序的自动化技术。本系统在原有机床的主体结构基础上，增加了自动进料、卸料、剪切、数控定长等功能，使其具有抗干扰性好、集成度高、加工精度高、操作方便、自动化水平和性价比高等特点。设计的重点研究单片机的工序检测电路、看门狗电路、电源电路、报警电路、电动机过载检测电路、键盘、显示电路的设计。程序流程图及系统原理图设计和软件及仿真调试的编写。关键词关键词：80C51 单片机；自动剪板机；控制系统；程序流程图4Abstract:This system is on t

4、he main body structure foundation of original machine tool, and functions such as increased automatic charging and the unloading material and cuts the cutting and numerical control is fixed long etc make his characteristic such as to possess the anti-jamming good and integrated degree height, manufa

5、cturing accuracy height and operates convenient and automation standard and performance price ratio are high etc.The focal point of design studies the process checkout circuit of one piece machine and guards the entrance dog circuit, power circuit, alarm circuit and electromotor overload are tested

6、the design of circuit, keyboard and demonstration circuit.What procedure flow chart and system basic diagram design and software and simulation were debugged compiles.Keyword: One piece machine of 80C51 Cut the board machine voluntarily; Procedure flow chart; Procedure flow chart.5目录目录1 1 绪论绪论.11.1

7、系统设计要求 .11.2 本文设计任务 .12.2.论文系统的总体方案论文系统的总体方案.22.1 自动剪板机的简介 .22.2 自动剪板机的工作过程： .22.3 硬件系统设计方案 .33 3 硬件电路设计硬件电路设计.53.1 单片机及其扩展 .53.1.1 80C51 主要引脚功能说明.53.1.2 时钟电路设计.53.1.3 复位电路的设计.63.1.4 存储器扩展的设计.73.1.5 I/O 的扩展.93.2 单片机接口电路.123.2.1 单片机键盘接口电路.123.2.2 单片机数码管的显示电路.133.3 光电藕合的使用 .143.4 NJM3717 的使用.164 4 系统软

8、件的设计与调试系统软件的设计与调试.184.1 软件设计：.184.2 系统调试综述.20结束语结束语.22参考文献参考文献.23 单片机在顺序控制中的应用 11 1 绪论绪论随着计算机科学和自动化水平的不断提高，在各种应用领域都大量采用计算机控制系统。计算机控制系统的应用使得科学研究、工农业生产、工艺实践的效率大大提高，同时也大幅度提高了产品和成果的质量，计算机控制系统从结构上讲都是类同的，包括计算机组成的控制器和被控对象，并且对象的输出通过反馈回路反馈给控制器，形成一个闭环的控制系统。从采用的部件讲，计算机控制系统所用的计算机往往有交大区别：在大型控制系统中，采用大中型机；在一般控制系统中

9、采用微型机；而功能较专的控制系统采用单片机。由于大量的控制系统的任务较为专业化，并且执行的是直接数字控制任务，故基本采用单片机。单片机是目前控制系统采用最多的器件和芯片，它在军事、航空航天、交通、工业、农业等领域都有大量的应用。单片机的广泛应用及其产生的效益取得了令人瞩目的成果。本文主要介绍以单片机为核心的自动剪板机在顺序中的应用。1.11.1 系统设计要求系统设计要求本自动剪板机是用来将大块木头按要求剪成小木块料的一种机器，它常被用于家具生产厂家、大型木料加工公司等部门。它会按操作者的要求，自动把大木块料剪切成规定长度 L 的小木块料，同时还可以控制连续剪切木料的数目。控制小车，达到自动剪切

10、大块木头，运送木料，为此本系统要求主要有：1.实时控制板料运送到指定的工作台。2.实时控制剪切刀准确的剪切板料。3.实时控制送料小车到达指定的工作点。4.实时控制落在小车上的板料数目。1.21.2 本文设计任务本文设计任务本文设计的主要任务是按照课题所给的自动剪板机系统的主要功能要求，完成整个硬件系统的设计要结合软件的需要，并且调试好各部分电路，结合软件的运行提供良好的硬件环境，以完成系统要求的功能。 单片机在顺序控制中的应用 22.2.论文系统的总体方案论文系统的总体方案2.12.1 自动剪板机的简介自动剪板机的简介自动剪板机是一种按用户要求将大块金属板材进行剪切，并由进料车运送到下一工序的

11、自动化加工设备。其主要功能：待剪板料的自动传送，由送料电动机将下一块待剪板料自动输送到位； 板料的压紧，待剪板料定位后由压块电动机带动压板，将板料压紧； 板料剪切，由一台电动机控制剪切刀实施；送料车的运行，包括卸载及自动返回； 剪切板料的自动计数和每车板料数的预设定。要实现这些功能，需在系统中设置相应的位置检测开关和光电传感器。系统的原理结构和各检测元件的安装.2.22.2 自动剪板机的工作过程：自动剪板机的工作过程：自动剪板机工作过程如图 2-1 所示：该自动剪板机系统，可按照要求剪开大块板料，并由送料小车运到包装线。当小车未动作时，压块及剪切刀的限位开关 SA2、SA3 和 SA4 均断开

12、，行程开关 SA1 也断开的。其工作过程如下：1.读入限位开关 SA6 的状态，判断小车是否是空载，是空载则可开始工作。2.启动送料小车，并使其到位，此时限位开关 SA5 闭合。3.启动送料机构 E，带动板料向右移动.4.当板料碰到行程开关 SA1 时，停止送料，同时启动压块控制机构，压下压块 B，并使压块上限开关 SA2 闭合。5.当压块到位时，压紧板料时，压块下限开关 SA3 闭合。6.启动剪切刀控制机构，使剪刀下落，此时，SA4 闭合，直到把板料剪断。当板料下落通过光电开馆时，SA7 输出一个脉冲，作为计数脉冲。7.判断小车上的板料是否够数，如果不够，则继续重复 3-7。一旦够数，则是控

13、制电机开始通电，小车右行，把切好的板料送至包装线。板料卸下后，再启动小车重新返回到剪板机下，并开始下一车的装载工作。 单片机在顺序控制中的应用 3剪切刀压块控制机构 BSA1光电开关板料送料小车BM剪切刀控制机构 AMSA2SA4SA3SA6板料 CM送料机构 ED工作台LSA5轨迹控制电机2.32.3 硬件系统设计方案硬件系统设计方案自动剪板机是常被用于家具生产厂家，大型木料加工公司等部门。它会按操作者的要求，自动把大木块料剪切成规定长度 L 的小木块料。同时还可以控制连续剪切木料的数目。整个系统设计的总框架如图 2-2 所示：整个系统的主要部分是单片机六个限位开关、一个光电开关和四个电机（

14、送料机构电机 E、压块控制机构电机 B、剪切刀控制机构电机 A 和控制小车的电机）的控制，以实现自动剪板机的正常运作。对于七个开关的作用是：通过光电藕合器（前项通道信号器）检测自动剪板机工作时的各工作点的具体信息，向单片机输入信号。单片机获得信号后，发送给四个电机，控制四个电机工作。图 2-1 自动剪板机工作过程图 单片机在顺序控制中的应用 4系统设计的总框架： 输入高电平小车停送料机构 E板料输入低电平小车不停输入低电平剪切刀不动80C518255A译码器内扩外扩键盘显示器器运 木 小 车输入高电平剪切刀下剪切刀sa1sa6B压块M工作台 图 2-2 硬件设计大体框图 单片机在顺序控制中的应

15、用 53 3 硬件电路设计硬件电路设计3.13.1 单片机及其扩展单片机及其扩展3.1.13.1.1 80C5180C51 主要引脚功能说明主要引脚功能说明 如图 3-1 所示： Vss 和 Vcc:主要电源线，Vss 接地，Vcc 正常操作时接地。 XTALI 和 XTAL2：外接晶体谐振器引脚。 ALE/PROG：地址锁存信号输出/编程脉冲输入引脚。 PSEN：外部程序存储器的读选通信号引脚。 EA/Vpp：只访问片外程序存储器 EA 输入/编程高压 Vpp 输入引脚。 RST：复位信号输入端引脚。 P0.0-P0.7、 P1.0-P1.7、 P2.0-P2.7、 P3.0-P3.7:输入

16、输出引脚。3.1.23.1.2 时钟电路设计时钟电路设计80C51 的 XTAL1、XTAL2 引脚之间跨接晶体振荡器和微调电容构成一个稳定的自激振荡器这就是组成里的时钟电路。如图 3-2 示：图 3-1 80C51 管脚图图 单片机在顺序控制中的应用 6XTAL1 XTAL2XTAL2C1 30pFC2 30pF晶 振6KHZ图 3-2 时钟振荡电路时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才能为单片机的时钟脉冲信号。一般电容 C1 和 C2 取 30PF 左右。晶体的振荡频率范围是 1.2 MHz12MHz。晶体振荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行也就快，但反过来运行速度快对

17、存储器的速度要求就高，对印刷电路板的工艺要求也高（线间寄生电容要小） 。在本次设计中，选取晶振频率为 6MHz,C1 和 C2 的值均为 30PF。3.1.33.1.3 复位电路的设计复位电路的设计单片机在启动运行时都需要进行复位操作，以便使 CPU 和系统中的其它部件都处于某一确定的初始状态，并从这个状态开始工作。80C51 单片机有一个引脚 RST，它是施密特触发器的输入端，其输出端接复位电路的输入。复位有电复位和按键手动复位两种。按键手动复有电平方式和脉冲方式两种。本次设计中，为方便人的操作，采用按键手动复位的按键电平复位。其电路图如图 3-3 所示：200VccRESET+CR1R21

18、KVcc 80C51RSTvss图 3-3 复位电路图复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡脉冲周期（即二个机 单片机在顺序控制中的应用 7器周期）以上，若使用频率为 6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4s才能完成复位操作。复位之后，使 ALE、PSEN、P0、P1、P2 口的输出均为高电平（即为输入状态） ，复位后，内部寄存器的状态如表 3-4 所示。RST 变为低电平后，便又退出复位状态。CPU 从初始化工作，由状态表可知，复位后：程序寄存器为 0000H 开始执行程序，内部 RAM 不受复位影响。表 3-4 复位状态表：PC0000HTCON00HACC00HTL

19、000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P30FFHSCON00HIPXX000000HSBUF00HIE0X000000HPCON不定TMOD00H0XXX0000B3.1.43.1.4 存储器扩展的设计存储器扩展的设计 80C51 通过 P0 和 P2 口可为扩展存储器提供 16 位地址，使扩展存储器的寻址范围达 64KB。此外，还有一些引脚信号也是提供存储器扩展使用的。例如： ALE 信号用于外部程序存储器的地址锁存控制、PSEN 信号用于外部程序存储器的读选通、EA 信号用于外部程序存储器的访问控制等。存储器的扩展包括：程序存储器（RO

20、M）的扩展和数据存储器（RAM）的扩展。2764 的扩展：EPROM2764 是一种 8K * 8 的程序存储器，采用双列直插式 28 引脚封装。正常工作时，采用单一 +5V 电源、13 位地址线 A12A0 用于片内地址选择、8位数据线 D7D0 用于数据的读出；CE 为片选信号线、OE 为读允许信号线。2764 的单独字节存取时间小于 256ns，这保证了它可以于单片机直接相连，8K 单片机在顺序控制中的应用 8字节的大存储容量，使它具有高密度的功能。图 3-5 画出了程序存储器 2764 和数据存储器 6164 的扩展连线图，图中，用 74LS373 锁存 8 位地址，2764 的高 5

21、 位地址与单片机的 P2 口的 P2.0P2.4相连，片选信号线 CE 接地。其具体连线是：2764 的存储容量为 8K 字节，需 13位地址（A12A0）进行存储单元的选择，为此，先把芯片的 A7A0 引脚与地址锁存器的 8 位地址输出对应连接。剩下的高位地址（A12A8）引脚与P2 口的 P2.4P2.0 相连。74LS138 译码器的 Y0 作芯片选择信号与 2764 的CE 相连。数据线的连接：只要把存储芯片的数据输出引脚与单片机 P0 口线对应连接就可以了。80C51 的 PSEN 信号接 2764 的 OE 端，以便进行存储单元的读出选通存储芯片 2764 的存映像为： P2 口

22、P0 口 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 0000H 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 1FFFH6164 的扩展：6164 是静态 RAM 的典型芯片，存储容量 2KB，该芯片为 CMOS 工艺，因此具有功耗低的特点。其具体的扩展连接方式与 2764 的扩展连线类似，不同之处是：74LS138 译码器的 Y1 作芯片选择信号与 6164 的 CS 相连；以 80C51 的 RD 信号接 6164 的 OE 端，以 WR 信号接 WE 端，进行 RA

23、M 芯片的读写控制。其地址为：P2 口 P0 口7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 最低地址 2000H0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 最高地址 3FFFH 单片机在顺序控制中的应用 9D7-0 74LS373. .Q7-0. G .P0 Q0G A B C E1 Y1E3 Y0 CEA7-0D7-0 2764 A12-8 OE OEOECSA7-0D7-0A12-8WR 6164 OEWEP2.5-P2.7 P0.7-P0.0 ALE 80C51 P2.4-2.0 PSE

24、N RD WR RD WR图 3-5 存储器的扩展连线图3.1.53.1.5 I/OI/O 的扩展的扩展I/O 口扩展的必要性及地址译码分析：由于 80C51 单片机本身提供的输入输出口线并不是很多，只有 P1 口 8 位I/O 线和 P3 口的某些位线可用作输入输出使用，而在本次设计控制系统中，键盘及显示器作为人机对话的关键部分，及有数据的输入，同时也有数据的输出显示，按功能要求，采用 4 个按键和 3 位 LED 数码管显示。要完成功能，它们于单片机的连接必然要占用较多的 I/O 线，于是有必要对 80C51 进行 I/O 扩展。本系统采用可编程通用并行芯片 8255A 来扩展系统的 I/

25、O 口。单片机的地址总线宽度为 16 位，P2 口提供高 8 位地址（A15-A0） ，P0 口经外部锁存器后提供低 8 位地址（A7-A0） 。为了唯一的选中外部某一单元，必须进行两种选择：一是必须选择该存储器芯片即片选；二是必须选择出该芯片的某一存储单元即：字选。常用选址方法有线选法和全地址译码法两种，由于线选法所用地址线都是高位地址线，它们的权值较大，地址空间不能得到充分利用，芯片之间的地址不连续，故在该系统的 I/O 扩展中采用全地址译码法，选用 74LS138 作为地址译码器。这本设计中，我们选择具有并行输入/输出接口的 8255A 芯片来完成这些功 单片机在顺序控制中的应用 10能

26、。8255A 的介绍：8255A 是一个为 8080、8085、和 8088微型计算机系统设计的通用 I/O 接口片子。8255A 是可编程的并行输入/输出接口芯片，通用性强且使用灵活，常用来实现 51 系列单片计的并行 I/O 口扩展。它是一个 40 引脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚排 列，如图 3-6 所示： 图 3-6 8255A 引脚图8255A 的内部结构按功能分为 3 个逻辑电路部分，即：端口电路、总线接口电路和控制逻辑电路。A.端口电路8255A 共有 3 个 8 位口，其中 A 口和 B 口是单纯的数据口，供数据 I/O 使用。而 C 口则既可以作数据口，又可以做控制口使用

27、，用于实现 A 口和 B 口的控制功能。因此在使用中常把 C 口分为两部分，即：C 口高位部分（PC7-PC4）；C 口低位部分（PC3-PC0）。数据传送中 A 口所需的控制信号由 C 口高位部分提供，因此把 A 口和 C 口低位部分合在一起称之为口低位部分合在一起称之为 A 组；同样理由，把 B 口和 C 口低位部分合在一起称之为 B 组。B.总线接口电路总线接口电路用于实现 8255A 和单片机芯片的信号连接。其中包括：1) 数据总线缓冲器数据总线缓冲器为 8 位双向三态缓冲器，可直接和 MCS51 的数据线相连，与 I/O 操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。2)

28、 读/写控制逻辑与读写有关的控制信号有：CS-片选信号（低电平有效）。RD 读信号（低电平有效）。8255A 共有 4 个可寻址的端口（即 A 口、B口、C 口和控制寄存器），用 2 位地址编码即可实现选择。在 I/O 扩展连接是通常把 A0 和 A1 直接与单片机的 P0.0 和 P0.1 对应连接。WR-写信号（低电平有效）。A0、A1-端口选 0.1 相连，以确定口地址。RESET-复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除， 单片机在顺序控制中的应用 11各端口被置为输入方式。读写控制逻辑用于实现 8255A 的硬件管理，其内容包括：芯片的选择，口的寻址以及规定各端口和单片机之间

29、的数据传送方向。详见表 3-7。3) 控制逻辑电路控制逻辑电路包括 A 组控制和 B 组控制，合在一起构成 8 位控制寄存器。用于存放各口的工作方式控制字。表 3-7 8255A 读/写控制表：CSA1A0RDWR所选端口操 作00001A 口读端口 A00101B 口读端口 B01001C 口读端口 C00010A 口写端口 A00110B 口写端口 B01010C 口写端口 C01110控制寄存器写控制字1/数据总线缓冲器输出高阻抗8255A 可编程通用并行接口芯片 I/O 扩展接口的设计8255A 与 80C51 的连接：74LS138 译码器的 Y2 作为 8255A 的片选地址74L

30、S373 锁存器的 Q1、Q2 作为 8255A 的断口选择信号 A0、A1。则 8255A 的 A 口地址为 4000H（0100 0000 0000 0000） ，B 口地址为 4001H（0100 0000 0000 0001） ，C 口地址为 4002H（0100 0000 0000 0010） ，控制寄存器地址为4003H（0100 0000 0000 0011） 。A 口作用：A 口输出 8 位字形代码（段控线）作为 LED 显示器的段控端。C 口作用：C 口为输出口（位控口） ，以 PC2PC0 输出位控线。控制 LED显示器的位控端。B 口作用：B 口作为输入信号接口，接 7

31、个光电藕合开关，向单片机输入控制信号。图 3-8 画出了 8255A 的扩展连线图 单片机在顺序控制中的应用 123.23.2 单片机接口电路单片机接口电路3.2.13.2.1 单片机键盘接口电路单片机键盘接口电路键盘是计算机不可缺少的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘，前者用软件方法产生键码，而后者则用硬件的方法产生键码。本次设计的自动剪板机系统中，要求对剪切木板数量的控制则是通过键盘来实现的。在本次设计中键盘的实现是通过中断来实现的，即通过 80C51 的 P3口的 P3.2、P3.3、P3.4、P3.5 口线的第二功能 INT0、INT1、T0、T1

32、来实现，最后用来完成当前板料数目的显示、额定板料数目的设置。本系统采用的是 4行4 列的矩阵键盘。键盘上有行线和列线之分，本键盘共有 4 条行线、4 条列线。在行线和列线的交点处有一个键，由于行线与列线分别与键的不同端相连，平时键处于断开状态，所以行线和列线互不相通。接口时，行线一端接输出口，另一端悬空；而列线一端经电阻接+5V 电源，另一端接输入口。由于列线通过电阻与+5V 电 RD WR RESET 80C51 P0.7-0.0 ALE EA 74LS373D7 Q7. :D7 Q0 G OE RDWR RESETPA7 :PA0 8255ACSD7 : D0 A1 :A0 PC0D7 P

33、B7 : :D0 PB0图 3-8 8255A 的扩展 单片机在顺序控制中的应用 13源相连，所以列线的初始状态为高电平。键盘连接的示意图如图 3-9：图 3-9 键盘连接示意图3.2.23.2.2 单片机数码管的显示电路单片机数码管的显示电路实现显示剪切过程中木板的数量是本系统要实现的主要功能之一，因此系统中的数码管显示是必不可少的。本系统中采用了三片共阴极数码管作显示器。显示范围为：0999 个。由于是三位的 LED 显示，需要采用动态扫描的方法进行显示，即逐个地循环地点亮各位显示器。这样虽然在任意时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来于全部显示器持续点亮效果完全一

34、样。为了实现 LED 显示器动态扫描，除了要给显示器提供段的输入外，还要对显示器加位的控制。因此必须给 LED 两个输出口，其中一个用于输出 8 条段控线，令一个用于输出 3 条位控线。LED 显示器与 8255A 的连接：其中 C 口为输出口（位控口） ，以 PC2PC0 输出位控线。由于位控线的驱动电流较大，因此 PC 口输出加 74LS04 进行反相和提高驱动能力。然后再接各 LED 显示器的位控端。 单片机在顺序控制中的应用 14A 口也为输出口（段控口） ，以输出 8 位字形代码（段控线） 。段控线的负载电流约为 8mA,为提高显示亮度，通常加 74LS244 进行段控输出驱动。3.

35、33.3 光电藕合的使用光电藕合的使用 光电藕合器是一种把电子信号转换成为光学信号，然后又回复电子信号的半导体器件。当电流移向光电藕合器的输入面，光学信号由发光二极管输出。输出面的光学感应器察觉之，同时电流移动。 光电藕合电路原理如图 3-10 所示：图 3-10 光电耦合电路原理图光电藕合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反馈，因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。通常使用光电藕合器是为实现以下两个主要功能：电平转换，隔离。光电隔离是以光为媒体来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装在管壳内。当输入输出加电信号时发光器发出光线，受光器接收后就产生光电流，从输出端流出

36、，从而实现“电-光-电”转换。如图 3-11 所示。当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1” ；当输入为高电平“1”光敏三极管饱和导通，输出为低电平“0” 。 单片机在顺序控制中的应用 15图 3-11 光电隔离结构图光电隔离之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪音干扰，使通道上的信号比大为提高，主要有以下原因：光电隔离的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为10。按分压原理可知，即使干扰电源的幅度较大，但馈送到光电隔离器的输入端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极管发光，从而被抑制掉了。光电隔离器的输入回路与输出回

37、路之间没有电气联系，也没有共地。之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰噪音都很难通过光电隔离器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的生产。光电隔离器可以起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接式也不会损坏仪表。因为光电隔离器件的输入回路之间可以承受几千伏的高压。光电隔离器的响应速度极快，其响应延迟时间只有 10 左右，适于对响应速度要求很高的场合。光电隔离器的主要优点是单向传输信号，输入端与输出端完全的实现了电气隔离。抗干扰能力强。本系统使用的是 521-1，信号从引脚 1 输入，使发光二极管发光其光线又使光敏三极管产生电信号从引脚 3 输

38、出。从而既完成了信 单片机在顺序控制中的应用 16号的传递也实现了电气上的隔离。3.43.4 NJM3717NJM3717 的使用的使用小车运送木料具有双向性，即要控制小车到指定的工作点，又要控制小车把木板运走。为此本次设计使用 NJM3717 片子和电机组成电路来控制小车的运动。 NJM3717 片子控制小车原理如图 3-12 所示：图 3-12 NJM3717 片子控制小车原理图 单片机在顺序控制中的应用 17NJM3717 片子工作原理如表 3-13 所示：DIPEMPPLCC标志描述1110MB电动机输出 B。当电平为高时，电动机的电流是从 MA 到 M B2211T时钟振荡器。正时定

39、为管脚 T 和接地管脚之间平行地连接一个 56 千欧的电阻和 82pF3,144,53,184,5,67,1412,41,2,39，13VMM电动机所提供的电压是 10 伏到 45 伏。Vmm 管脚应该和用导线连在 PCB 上。12，1315，16，1714，15，16，17，28GND提供接地。注意这些接地管脚是用来散热的。确信所有的接地管脚被焊接在一个合适的大铜板上，这样做的目的是为了提高散热的有效率。6818VCC提供的逻辑电压为+5 伏7919I1逻辑输入和 I0输入一起控制目前的输出水平的状态，可控制的水平目前定位在：100、60、20、0%。81020Phase控制目前电动机 MA

40、 和 M B 的输出方向。当输入高电平时，电动机当前的电流方向是从 MA流向M B91121I0逻辑输入和 I1输入一起控制目前的输出水平的状态，可控制的水平目前定位在：100、60、20、0%。101223C输入比较交仪。这种输入仪能够通过敏感电阻器感知瞬间电压，瞬间电压是通过 RC 网络的过滤。111324VR参考电压。控制比较仪的阈置电压，因而能输出当前的电压。输入 15 电阻：以 6.8+/-20%为代表。15196MA电动机输出 A。当电平为高时，电动机的电流是从 MA 到 M B 单片机在顺序控制中的应用 1816208E共同发射器，在管脚和地面之间连接敏感电阻器4 4 系统软件的

41、设计与调试系统软件的设计与调试4.14.1 软件设计：软件设计：顺序控制系统的程序设计可根据流程图进行，也可以将各步动作编写出程序表，或者画出逻辑功能图。控制程序用来对系统进行初始化，即设置中断控制字及计数常数等。当主程序执行完以后，便进入等待状态。当系统需要工作时，只要操作员按下 START 按钮，即可转到相应的中断服务程序。自动剪板机生产过程控制的软件采用模块化结构，顺序控制系统的程序设计可根据流程图进行，也可以将各步动作编写出程序表，或者画出逻辑功能图。控制程序分两部分，一部分是主程序，用来对系统进行初始化，即设置中断控制字及计数常数等；另一部分为中断服务程序，对剪板机系统进行生产过程控

42、制。主程序流程图，如图：4-1，所示： 单片机在顺序控制中的应用 19中断服务程序读入 SA6 状态 Step1 Y N 启动小车（左行）读入 SA5 状态 N Step2 Y读入 SA1 状态 Step3 N YSSRE 断电，SS 通电，使压块下降 N Step4 YSSRA，SSRB 通电，使切刀下降 N Step5 Y断 SSRA，SSRB 使压块，剪切刀复位Step6 N Step7读 TF0SSRE 通电，使板料前进读入 SA2，SA3 状态读入 SA2，SA3 状态读入 SA2，SA3，SA4 状态压板压紧否？板料到位否 SA1=0？小车到位否 SA5=0？SA6=0？压块 ，剪

43、刀复位了吗？剪下否？ 单片机在顺序控制中的应用 20 Step8 N 图 4-1 主流程图4.24.2 系统调试综述系统调试综述 单片机系统的硬件调试和软件调试是不能完全分开的。许多硬件错误是在软件调试中发现和纠正的，但通常是先排除明显的硬件故障以后再和软件结合起来调试。首先，在样机上电之前，选用万用表等工具根据和安装是否符合要求，应特别注意电源系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间（或与其它）信号线短路。其次，加电检测各插件引脚的电位，仔细测量各点电平是否正常。最后是在断电情况下，除 CPU 以外，插上所有的元器件用万用表检查连接的正确性和可靠性。4.34.3 数码管显示电

44、路调试数码管显示电路调试 本系统采用的是 3 个数码管完成显示功能。调试过程中编制一段流动显示程序，利用人视觉残留效应实现显示功能，显示程序如下：DISPLAY: MOV R0, #79H MOV R2, #20HDISPLAY1: MOV A, R0 MOV DPTR, 3SEGTBL MOVC A, A+DPTR MOV DPTR, #7CH MOVX DPTR, A MOV A, R2 INC DPTR INC DPTR MOVX DPTR, A ACALL DIMS JNB ACC.7, DISPLAY2 RETDISPLAY2: INC R0 MOV A, R2 RL A MOV R

45、2, A启动小车（右行）TF0=0？ 单片机在顺序控制中的应用 21 AJMP DISPLAY1DIMS: MOV R3, #7DHDIL: NOP NOP DJNZSEGTBL: DB 3FH DB 06H DB 5BH DB 4FH DB 66H DB 6DH DB 7DH DB 07H DB 7FH DB 67H 单片机在顺序控制中的应用 22结束语结束语完成情况：第 1-2 周单片机及自动剪板机相关材料的收集；第 3-4 周 设计中各电路主芯片功能的认识与应用；第 5-6 周 整体电路的设计与程序的编辑；第 7-8 周 电路的调试与错误修改。所得收获：我的论文题目是单片机在顺序控制中的

46、应用，按照原设计要求以自动剪板机为例，简单说明了应用单片机控制自动剪板机过程中的原理，包括了其中的硬件设计和软件设计。在老师的指导和自己的努力下顺利完成了本次设计，而在这期间我也学会很多。从中我认识了 8255A 芯片的基本结构及端口应用；明白了自动剪板机运行过程中的所需条件，同时更深入了解了Protell199 的操作过程。既巩固了以前所学，又为以后自己的学习及工作打下坚实的基础。然而能顺利完成本次设计并非一人之力，首先我要感谢这几年来谆谆教导我的老师们，是你们让我在这两年多的时间内体会到学习的充实和生活的快乐。同时更特别感谢这次设计的知道老师，因为老师的辛勤教导才使得我顺利完成毕业设计。在

47、最后我要对以上所有的老师致以最诚挚的感谢！ 单片机在顺序控制中的应用 23参考文献参考文献【1】 宗光华，李大寨. 多单片机系统应用技术M.北京：国防工业出版社，2003.10。【2】 马淑华，王凤文，张美金. 单片机原理与接口技术M.北京：北京邮电大学出版社，2005.10。【3】 张毅刚.单片机原理与应用M.北京:高等教育出版社,2003.【4】 李全利.单片机原理及应用技术M.北京：高等教育出版社，2004.11。【5】 张大明,彭旭昀,尚静基. 单片微机控制应用技术M.北京:机械工业出版社,2006.【6】 戴胜华，蒋大明，杨世武. 单片机原理与应用M.北京：清华大学出版社，2005。

48、【7】 曹振军，管运生. 微型计算机原理及其应用 MCS51 单片机M.北京：机械工业出版社，200.11。【8】何立民.单片机应用技术选编M.北京:航空航天大学出版社,1999.【9】 陈连坤. 嵌入式系统的设计与开发M.北京：清华大学出版社，2005.7。【10】 戴佳，戴卫恒. 51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲M.北京：电子工业出版社,2006. 单片机在顺序控制中的应用 24西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 设设 计（论文）审计（论文）审 查查 意意 见见 书书指导教师对学生指导教师对学生 所完成的题目为所完成的题目为 的毕业设计（论文）进行情况、完成质量的

49、审查意见：的毕业设计（论文）进行情况、完成质量的审查意见： 成绩：成绩： 指导教师：指导教师： 年年 月月 日日 单片机在顺序控制中的应用 25西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 设设 计（论文）评计（论文）评 阅阅 意意 见见 书书评阅人对学生评阅人对学生 所完成的题目为所完成的题目为 的毕业设计（论文）评阅意见为：的毕业设计（论文）评阅意见为： 成绩：成绩： 评阅人：评阅人： 年年 月月 日日 单片机在顺序控制中的应用 26西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院毕毕 业业 设设 计（论文）答计（论文）答 辩辩 结结 果果毕业设计（论文）答辩委员会对学生毕业设计（论文）答辩委员会对学生 所完成的题所完成的题目为目为 的毕业设计（论文）及答辩评语为：的毕业设计（论文）及答辩评语为： 经答辩委员会研究，确定成绩为：经答辩委员会研究，确定成绩为： 毕业设计（论文）答辩委员会主任：毕业设计（论文）答辩委员会主任： 答辩委员会委员：答辩委员会委员： 年年 月月 日日 单片机在顺序控制中的应用 27答答 辩辩 记记 录录答辩人姓名答辩人学号答辩时间：